1、电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律教学设计DOC电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律教学设计一、教学目标知识与技能 (1)知道电动势的概念,知道电动势等于电源未接入电路(电源开路)时两极间的电压。 (2)知道电源的电动势等于内、外电压之和。 (3)理解闭合电路欧姆定律及其公式,并能用来解决相关问题。过程与方法(1)通过“探究电源是否有内阻”和“研究内、外电压之间的关系”的实验,感悟探究物理规律的科学思路和方法;(2)通过闭合电路欧姆定律解决一些实际问题,培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。情感态度与价值观(1)通过本节的学习活动,鼓励学生勇于探究与日常生活相关的物理问题(2)通过探究活动
2、,培养学生严谨的科学态度和合作精神二、教学重点 1、理解电动势的物理意义 2、对闭合电路欧姆定律的理解和应用 3、探究过程,培养学生的科学思想和方法三、教学难点:1、闭合回路中电源电动势等于电路上内、外电压之和四、教学方法 启发式教学,探究式教学法,实验教学法五、教学用具 电源、开关、小灯泡、滑动变阻器、电压表、化学电池、导线若干、多媒体、实物投影、学案六、教学过程:【演示实验】【提出问题】两个相同的小灯泡分别接在两节电池上,亮度不一样,请思考一下:小灯泡亮度微弱的可能原因?请大家根据生活常识和初中所学的知识分析一下。【提问】根据初中所学的知识,电源两端电压不变,小灯泡亮度微弱,说明电流小了,
3、电压相同,电流小,那说明电阻大,而这里只可能是电源引起的,说明电源可能有电阻。接下来,我们就先来具体研究电源。一、电源 我们首先来看下,电源是什么呢? 图3图2图1 这是初中学习的电路的一部分(图1),小灯泡不会发光,因为没有电源,也就是大家初中经常所说的没有电压(也就是没有电势差),而有电压的东西很多,比如说大家学习的电容器,充满电后两极板间就有电压,将电容器接到小灯泡上,小灯泡是否会发光呢? 电容器接上后,电子会发生定向移动,与正电荷中和,两极板上电荷量要减少,根据电容器知识,电量减少,电压就会减少,而且不止是一个电荷要中和,其他电荷也要中和,所以,即使小灯泡连上去,小灯泡也不会亮(最多亮
4、一下),那电容器能成为电源吗?【提问】 电容器因为不能持续提供电流而不能当作电源,怎样才能将这个装置转化成电源呢?若有一个装置,可以讲中和掉的正负电荷不断分开,以增加两极板上的电荷量,从而保持电压不变,这个装置就能当作一个电源。为什么自然状况下不行呢?我们来看,两极板间电场方向向右,而负电荷受到的电场力方向向左(图4),自然状态下,电荷不会向右运动,就像我们生活中一样,俗话说“人往高处走,水往低处流”,要想把水从低处抽往高处,经常用到抽水机(图5),在将水从低处抽往高处的过程中,需要消耗电能,克服水的重力做功,转化成水的重力势能,那对比一下,在电子从征集移向负极的过程中,电子的什么能增加了呢?
5、(电势能)增加的电势能是哪里来的呢?如果是化学电池,就是化学能转化为电势能,如果是核电站,就是原子能转化为电势能,所以从能量转化的角度,电源就是一个将其他形式的能转化为电势能的装置。 图5图41、电源定义:将其他形式的能转化为电势能的装置。生活中有很多电源,比如说,卫星上经常用太阳能电池,钟表上,经常用5号干电池,电瓶车上常用的铅酸蓄电池,我们选择这些电池是根据我们的能量需要的,也就是说,不同的电源将其它形式的能转化为电势能的本领是不一样的,为了描述这个本领,在物理中,用电动势来表示该本领。图62、 电动势(1)用来表示电源将其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量。 电动势越大,表明电源把其
6、他形式的能转化为电势能的本领越大。(2)大小:等于电源未接入电路(电源处于开路)时两极间的电势差,用字母E表示。(3)注意:电源上标的电压指的是电源的电动势,一般是不会变化的! 知道了电源的基本知识,接下来,我们来看,电源真的有电阻吗?我们看这个实验,将滑动变阻器并联在的电源上,在变阻器两端并联电压表,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,根据我们初中的知识,滑动变阻器两端的电压等于电源电压,改变滑片的位置,电压表示数不变,是否真的是这样呢?老师这里准备了一套实验器材,线路我已经连接了一部分,我们请一个同学来连接剩下的线路,并进行操作。【学生进行实验】从实验中,我们可以看出,当滑动变阻器阻值减小
7、的时候,变阻器两端电压减小,而减少的这部分电压,只可能是电源拿走了,因此,电图7源有电阻。3、 电源的内阻 电流通过电源内部,电源内部也是一段电路,也有电阻,它被称为电源的内电阻,简称内阻。常用r表示。用导线把电源、用电器连成一个电路,称为闭合回路,我们把电源外部的用电器和导线构成外电路。把电源内部称为内电路,既然电源有内阻,电流流过电源内部时,内阻上就有电压,我们称为内电压,外电路上的电压称为外电压,也叫做路端电压,路端电压很好测量,那内电压呢? 图9图10图8我们这里的两种都不能够进行内电压的测量,老师这里给大家介绍一种可以测量内电压的装置化学电池,首先我们看下实验的原理图(图10),它的
8、正极是锌板,负极是铅板,里边是稀硫酸,它的内部是开放的,用两个探针分别靠近电源的正负极,连接电压表就可以得到内电压,探针要离极板足够近,注意的是,电流在电源外部由正极流向负极,在电源内部由负极流向正极。通过滑动变阻器改变外电压,这是实验仪器。 图12图11这个实验较为复杂,老师事先连接好了,下面我将进行实验,请一个同学来读数,另一个同学来记录一下,下边的同学请在学案上记录内外电压的读数。【实验操作】 请大家观察所记录的数字,看下内外电压有什么关系呢?【提问】从大家记录的数据可以看出,当外电压减小的时候,内电压增大,且内、外电压之和为定值,那大家猜测一下,这个定值等于什么呢?(学生很可能回答电动
9、势)【进行测量】大量的实验和理论证明,内外电压之和等于电动势,即Ur+U路=E。 现在我们知道了电流流过闭合回路时,内、外电压的关系,那么,闭合回路中的电流如何计算呢?我们先看一个大家熟悉的电路(图12),大家先看下这个电路的电流如何计算。I=U/R,我们计算时用到的原理是欧姆定律,我们来回顾下欧姆定律的内容。【提问】那今天我们知道,电源有内阻,我们又该如何计算呢?I=E/(R+r)。这个式子 图13图12就是我们要学习是下一个内容闭合电路欧姆定律的表达式,请大家对比欧姆定律,尝试着用文字描述一下呢【学生表述】二、闭合电路欧姆定律 1、内容:在外电路为纯电阻的闭合回路中,电流的大小跟电源的电动
10、势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比 2、表达式: 3、适用条件:外电路是纯电阻电路 接下来我们来看下闭合电路欧姆定律如何应用,首先,请大家尝试着用解释我们课前的实验,电池用旧了,内阻会变得很大 我们再看另一个教材上的实验,请大家尝试理论分析一下,一次闭合开关,小灯泡亮度会如何变化【提问】【进行实验,验证猜想】图14接下来,我们来练习一下公式的运用例题:如图所示电路,电源电动势为1.5V,内阻为0.12 ,外电路的电阻为1.38 ,求电路中的电流和路端电压。练习:在如图所示的电路中,R1=14,R2=9,当开关S切换到位置1时,电流表的示数为I1=0.2A;当开关S切换到位置2时,电流表的示数为I2=0.3A,求电源电动势E和内电阻r。 【本课小结】【课后探究】若给你一个电压表、一个电阻箱、导线若干、开关,如何测量一节干电池的电动势和内阻?七、板书设计:2.4电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律二、闭合电路欧姆定律 1、内容: 2、表达式 3、适用条件一、电源 1、电源 2、电动势(1)定义(2)大小(3)注意: 3、电源的内阻
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